换热器布管计算(共11页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上布管（1）换热管的排列方式为转角正方形排列 ，如下图所示 （2） 换热管中心距所选换热管 d=25mm ，换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径，查国标得换热管中心距S=32mm(3) 布管限定圆布管限定圆直径DL=Di-2b3 b3=0.25d=0.2525=6.25mm(一般情况下不小于8mm)取b3=8.5DL=Di-2b3=50028.5483mm具体布管图如附图U型管换热器的设计与校核1由工艺设计给定壳体公称直径为500mm，壳程的最高工作压力为1.2MPa，管程最高工作压力为1.5MPa，壳程液体进口温度为70，出口温度为110；管程液体进口温度180

2、，出口温度125；管长为6000mm，4管程单壳程的换热器。原油的黏度大,因此壳程走原油，管程走被冷却的柴油。2筒体壁厚设计 由工艺设计给定设计温度为150，选用低合金钢Q345R。查GB 150一2011可知：150时Q345R的许用应力=189MPa，厚度暂取316mm，焊接采用双面对接焊局部无损探伤检测，焊接系数=0.85,钢板的厚度负偏差按 GB/T 709一2006 查3B类钢板 得 钢板负偏差为C1=0.3,腐蚀裕量C2=3mm, 设计压力为最大工作压力的1.051.1倍,由工艺设计给定壳程的最高工作压力为1.2MPa(绝); 表压=绝压当地大气压=1.2Mpa101.3kpa=1

3、.1Mpa Pc=(1.051.1)1.1=1.2Mpa计算壁厚tPcDi2tPcC1C25.175mm由于管壳式换热器在工作过程中除承受内压外还受到温差应力、支座反力和自重等载荷的作用，因此壳体壁厚应比计算值大，对碳素钢和低合金钢应满足GB 151一1999的最小厚度要求，查得U型管式换热器的壁厚应不小于8mm，圆整后取钢板名义厚度tn=8mm。3封头厚度计算 为满足强度要求，封头取与筒体相同的Q345R。查GB 150一2011可知：Q345R在150时的许用应力=189MPa，厚度暂取316mm，焊接系数采用双面对接焊局部无损探伤检测，焊接系数=0.85，钢板负偏差为C1=0.3,腐蚀裕

4、量C2=3mm。封头为标准椭圆形封头，计算厚度： 标准椭圆形封头K=1t=11.2500（21890.850.51.2C1C25.17mm与筒体壁厚的设计厚度近似，为加工方便封头壁厚取tn=8mm。4管箱短节圆筒、封头厚度计算由工艺设计给定设计温度为200，表压=绝压当地大气压=1.5Mpa101.3kpa=1.4Mpa 设计压力Pc=(1.051.1)1.4=1.5Mpa为满足强度和加工要求，管箱短节封头取与筒体相同的材料Q345R。根据 GB 150一2011可知：200时Q345R的许用应力=183MPa，厚度暂取316mm，焊接系数采用双面对接焊局部无损探伤检测，焊接系数=0.85，钢

5、板负偏差为C1=0.3,腐蚀裕量C2=3mm。计算短节圆筒壁厚：Tn=t+C1+C2=2.42+0.3+3=5.72mm根据GB 151一1999 规定 碳素钢和低合金钢的最小厚度应不小于8mm,圆整后取8mm封头为标准椭圆形封头，计算厚度： 标准椭圆形封头K=1 与筒体壁厚的设计厚度近似，为加工方便封头壁厚取8mm。强度校核如SW6所示5换热管材料、规格及功能的确定 由于管板选用的是与筒体一样的材料16Mn(锻件)，钢板的硬度200HB 故换热管应选取比管板材料硬度低的材料，所以选用10号碳素钢并且热阻较小 0.00006左右6 拉杆的确定查GB 151一1999 ，换热管外径为25mm19

6、mm，采用拉杆定距管结构 ，如图所示查GB 151一1999（表4345）得 换热管外径为25mm时，拉杆直径d=16mm，材料为不锈钢，4根；拉杆螺纹公称直径dn=16mm，La=20mm，Lb60mm，b=2.0mm拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。7 容器法兰的选择a) 管箱法兰的选择 已知 DN=500mm，PN=1.5 Mpa ，介质温度200，所以选用甲型平焊法兰（平面法兰），查得法兰型号为JB/T 4701一2000。压紧面形式为全平面密封，材料为16MnR。由于腐蚀裕量为3mm，故加厚短节为2mm。查JB/T 4701一2000得法兰连接尺寸：DN=500mm，D=630mm,

7、D1=590mm,D2=555mm,D3=545mm,D4=542mm,=44mm,d=23mm。配套螺柱为M2028个，查JB/T 4707一2000选用等长双头螺柱（A型）d=d2=20mm，L0=50mm，C=2.5mm，r=6mm， b)壳体法兰的选择DN=500mm，PN=1.2 Mpa ，介质温度200，所以选用甲型平焊法兰（平面法兰），材料为16MnR，压紧面形式为全平面密封查JB/T 4701一2000得法兰连接尺寸：DN=500mm，D=630mm,D1=590mm,D2=555mm,D3=545mm,D4=542mm,=44mm,d=23mm。配套螺柱为M2028个，材料为

8、40MnB 查JB/T 4707一2000选用等长双头螺柱（A型）d=d2=20mm，L0=50mm，C=2.5mm，r=6mm，L=?c)接管法兰的选择根据HG20592一1997 DN=125 PN=1.5选用板式平焊法兰（标准号为 HG20593），全平面密封，连接尺寸：D=250，K=210, L=188(M16)。8 垫片的选择一般情况下垫片材料为非金属软垫片（GB3985 石棉橡胶板）垫片500-1.6 JB/T 4704一2000 查得垫片尺寸D=544mm，d=504mm，3mm法兰垫片接触面外径D4=542mm垫片接触面宽度N=（542504）2=19mm基本密封宽度，查GB

9、150一2011表7一1，mm 管箱垫片选用缠绕垫片标号为JBT4719-1992 如图所示为四管程管箱垫片 钢带为 填料为石棉 查JBT4719-1992得D=554,d=522,d1=518 9 管板设计换热器公称直径DN为500mm，即；由于管板不兼作法兰，所以管板与管箱圆筒、壳程圆筒之间的连接方式为a型（管板通过垫片与壳体法兰和官箱法兰连接）； 换热管规格为25mm2.5mm，Lo=6000mm，换热管实际排管换热管实际排管根数60；换热管排列方式为斜正方形，管心距为32mm；换热管与管板的连接方式：先焊后强度胀接；管板分程隔板槽深4mm，管箱法兰采用JB/T 4701一2000，查G

10、B150.2一2011得圆筒材料: Q345R =189MPa 183MPa管板材料： 16Mn 锻件 150MPa =167MPa换热管材料：10号钢 =108MPa计算,，垫片压紧力作用中心圆直径 6.4mm时mmmm沿隔板一侧的排管数=10和8根隔板槽两侧相邻中心距 =mm在布管区范围内，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，而未能被换热管支承的面积对于正方形排列 =管板布管区面积 =一根换热管管壁金属的横截面积a查GB151一1999附录J表J1得 a=176.71管板布管区的当量直径mm管板布管区的当量直径与壳程圆筒内径之比 (a型连接2R=) 1.2903系数，对于a型连接方式，, 按查G

11、B151一1999图19得：=0.266确定管板设计压力不能保证与在任何情况下都同时作用，并两侧均为正压时，取两者中的大者=max(,)=max(1.5,1.2)=1.5MPa管板厚度计算 =mm管板设计厚度35.2+6+4+0.8=46mm(加上腐蚀裕量6mm和分程隔板槽厚度4mm)管板名义厚度 =46mm D=542mm GB 151一1999中用于一般场合，管板最小厚度要求应符合：时， 符合。10 接管油的经济流速范围为0.51.0ms-1 （1）接管的选型 各接管直径由流速及其流量，按如下公式进行计算 管程流体进出口接管：流速取0.8ms-1 查HG20592-1997可知，选用管程接

12、管公称通径为Dn=125mm，钢管外径为Do=133mm，接管材料为20号钢 ，查GB9948 设计温度下的许用应力 =131MPa，负偏差为0.8mm， 壳程流体进出口接管：流速取0.75ms-1查HG20592-1997可知，选用壳程接管公称通径为Dn=100mm，钢管外径为Do=108mm接管材料为20号钢 ，查GB9948 设计温度下的许用应力 =140MPa，负偏差为0.8mm 11折流板折流板按等间距布置，管束两端的折流板尽可能靠近壳程进、出口接管。折流板缺口水平上下布置，为防止液体中有气体进入壳体，在缺口朝下的折流板最高处开通气口，如图所示 折流板间距为150mm，圆缺口高度h=

13、13Do+5mm=172mm，且钢管的最大无支撑跨距为1850mm，所以折流板的最小厚度为12mm，公称直径 DN=500 折流板的名义外直径=500一4.5=495.5mm。查国标151-1999（表35）得折流板管孔直径=换热管外径+0.7=25.7mm12 U形管的尾部支撑板 U形管换热器中，靠近弯管段其支撑作用的折流板，如图所示，结构尺寸A+B+C之和应不大于最大无支撑跨距A+B+C1850, 推出B646mm,取300mm11 分程隔板一般情况，压差不大，由于DN=500mm 所以选择材料为 Q345R 厚度10mm 共2个隔板,隔板槽宽度为12mm, 13 管孔和拉杆孔 查GB151-1999（表16）可知,管孔直径为25.25,允许偏差+0.15,拉杆孔直径=拉杆直径+1.0=17mm专心-专注-专业